太陽為什麼燃燒46億年而不滅?質能方程式很好地解釋了這個問題

2021-01-12 探索浩瀚星空

地球是一顆生命星球,同時也是智慧文明星球。地球誕生於46億年前,能夠有幸成為宇宙稀少的生命星球,自然離不開恆星太陽的功勞。如果沒有太陽對地球的照顧,也不會有地球生命的誕生,更不會有人類的誕生,可是說太陽是地球生命之母一點也不為過。

正是由於太陽對地球的重要懷,自古以來人們才對太陽有一種特殊的情懷,在遠古時期,人類更是將太陽當成一種圖騰,一種精神力量。直到現在,世界上不少的民族和部落的圖騰仍然還是太陽。

古時候的人們由於沒有先進的科技,也沒有天文望遠鏡這種神器,自然對太陽也沒有什麼認知,只知道它是一顆能夠發生光和熱的球體。可是隨著人類走進科技的時代,天文望遠鏡的出現,讓人們對太陽有了全新的認知,這個時候人們才知道,原來太陽也是一顆巨大無比的星球,而且是一顆恆星。

在古人眼中非常崇拜的太陽,其實在宇宙中也不算什麼,浩瀚的宇宙有著無數的恆星,銀河系的恆星數量也不下數千億顆,而且太陽在恆星家族中也是小個子,比它大的恆星太多了。人類走出地球之後,對太陽有了更進一步的認知,這個時候人們不禁有一個問題要思考:太陽為什麼能夠燃燒46億年而不滅?它的燃燒到底是什麼原理。

如果說太陽的燃燒也和地球上一般的燃燒一樣,那麼它絕對不可能維持如此久的時間,因此科學家認為,太陽的燃燒一定是一種特別的燃燒,是更高級別的燃燒方式。那麼到底是一種會樣的燃燒模式呢?這個謎團隨著偉大的科學家愛因斯坦提出質能方程式後有了答案。

。質能方程描述的是一個有質量的物體它必然有對等的能量存在,也就是說太陽的體積和質量如此大,一定也蘊含著對等的巨大能量。能夠產生如此大能量的方式就只有核聚變反應了。

核能的發現讓人類製造出了原子彈和氫彈,氫彈就是核聚變的一個應用,它的能量之強遠遠超過原子彈。太陽的燃燒是通過內部的核聚變反應來維持,所需的燃料就是太陽內部大量的氫元素,這些氫經過核聚變反應變成了氦,氦又可以繼續向下轉變,從理論上來講,只要氫元素供應不斷裂,核聚變反應就可以一直維持下去。

可是,太陽內部的氫元素也是有限的,它也不會永恆一直存在,隨著核聚變反應的進行,氫元素也在不斷減少,因此太陽也是有壽命的,它的壽命大約在100億年左右,現在太陽已經燃燒了46億年,已經走過將近一半的歲月。那麼太陽內部的氫元素消耗完之後,太陽會有什麼變化,它還會存在嗎?

對於恆星的演化,科學家早有研究,而且科學家也在宇宙中觀測到了其它恆星生命走到盡頭後的命運。恆星根據質量大小的不同,未來的命運也會有所不同。不管是什麼質量的恆星,它在走向盡頭之前都有一個向紅巨星轉變的過程,也就是恆星不斷膨脹向外擴張,同時吞沒周圍的行星和天體。

太陽的未來也會這樣走,再過10億年,太陽就要開始膨脹向紅巨星轉變,那個時候膨脹的太陽會一步步吞沒水星,金星的軌道,最後威脅地球。當然這個過程也是漫長的,可能需要幾十億年。當太陽膨脹到一定程度,內部的燃料也沒有了,太陽停上燃燒,這個時候會快速向內坍縮。

當恆星膨脹後再向內坍縮後,就會出現三種三變,小質量的恆星,比如太陽這樣的,就會轉變為一顆白矮星,也是耀眼的存在,只是溫度要低很多了。中等質量的恆星隨著坍縮會發生超新星爆炸,恆星外部的物質全部被拋射出去,只留下了核心,這個時候恆星就轉變成了一顆中子星,不要看它小,但是它的質量卻大到可怕。

大質量的恆星也會發生超新星爆炸,而且威力能量更強,最後成為宇宙的霸主黑洞,這可能也是宇宙中黑洞的來源,是由大質量的恆星走到盡頭,爆炸演化而來。黑洞的中心也是一個奇點,類似於中子星,但是它比中子星要小很多,質量卻遠超中子星。因此黑洞的引力才如此之強,任何物質都能夠吞噬。

看來,太陽末期的命運還算不錯,沒有成為中子星或黑洞那樣的存在,只是成為了一顆白矮星。這對於太陽系來說也算是一個好消息,太陽雖然變成了白矮星,沒有了以前的光和熱,但是它強大的引力還在,太陽系也還會存在。如果太陽變成了黑洞,那太陽系內的物質都將被吞噬,太陽系也就消失了。

當然,對於地球來說,太陽膨脹向紅巨星轉變可不是好消息,那個消息太陽的軌道會地球越來越近,地球的溫度也會越來越高,也有被太陽吞噬的可能。這個時候,如果地球還保持原來的位置,那地球生命將會全部滅絕,只有如《流浪地球》那樣,將地球推離現在的軌道,甚至離開太陽系才行。

以現在人類的科技這種將地球推離太陽系是一件不可想像的事情,可是隨著科技的快速發展,未來這種事情可能將會是一件簡單的事。太陽向紅巨變轉變至少還需要10億年,而人類文明通過10億年的發展,科技會強大到何種程度,我們無法想像,有可能10億年後,人類文明早已遍布整個銀河系,太陽膨脹這點事情根本就不算什麼,人類也不會有太多的風險,地球生命也會安然無恙。

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  • 太陽已經燃燒了46億年,為什麼還能穩定地發光發熱?
    隨著地球的自轉,太陽每天東升西落,滋養著地球上的生靈。不管是恐龍時代,還是現代,太陽母親都在穩定地向世界播撒著光和熱。太陽是一個懸浮在宇宙空間中的大火球,這個火球中的物質都處於等離子態,就是處於高溫電離狀態的氣體,閃電就是等離子體,它已經燃燒了46億年。
  • 太陽已經燃燒了46億年,為什麼還能穩定地發光發熱?
    隨著地球的自轉,太陽每天東升西落,滋養著地球上的生靈。不管是恐龍時代,還是現代,太陽母親都在穩定地向世界播撒著光和熱。太陽是一個懸浮在宇宙空間中的大火球,這個火球中的物質都處於等離子態,就是處於高溫電離狀態的氣體,閃電就是等離子體,它已經燃燒了46億年。
  • 太陽在過去46億年裡已經燃燒掉多少質量?
    自從太陽誕生到現在的46億年,太陽一直在「燃燒」,那麼,太陽已經被用了多少了呢?關於太陽被利用了多少這個問題,真是一個非常有趣的問題,而且如果深究細節的話,還是一個非常難回答的問題。下面,通過簡單的計算來估算太陽已經消耗了多少。
  • 46億年燒掉103個地球質量,為什麼太陽還不會熄滅?
    太陽每時每刻都在向外發出光,而且這個過程已經持續了長達46億年。通過光譜分析,天文學家知道了太陽的主要成分為73.46%的氫和24.85%的氦,氧的佔比為0.77%。雖然太陽包含了一些氧元素,但它們並非以氧氣的形式存在,因為太陽上的溫度非常高。
  • 46億年了,為什麼太陽還沒有燃燒完,內部究竟是什麼燃料?
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    在我們現在生活的環境當中,我們能夠看到很多關於太陽的一些知識,在這些知識上面我們能夠領悟到很多東西,比如人類的起源都是因為光而來的,生命正是因為有了光最後才有了希望等等,那麼也勾起了我們本能的好奇心,那就是這些光到底是從太陽的哪裡來呢,為什麼太陽可以一直冒出熊熊烈火,太陽產生運作的原理又是什麼呢
  • 為什麼太陽能夠燃燒50億年還不滅?到底是什麼原因?
    億年,可想太陽內部的燃燒的周期和我們人類的壽命,兩者無法相提並論。人的一生壽命也就幾十年左右,看起來很長,也就3萬多天 吧,可見得時間的重要性對我們來講。為什麼太陽能燃燒如此長的時間呢?,不知道其實也沒有關係根據這個關係式E=mc^2,這個公式告訴我們什麼呢?
  • 太陽由什麼構成,為什麼能燃燒幾十億年的時間?
    太陽主要是由氫元素和氦元素構成的等離子體,燃料就是氫元素,氫元素進行核聚變反應釋放大量能量,太陽的主序星壽命約100億年。在45億年前,太陽系原始星雲在引力作用下坍縮,原始星雲的成分主要是氫元素和氦元素,坍縮形成了如今的太陽和八大行星。
  • 10億年後太陽會給地球致命打擊?科學家:無法避免
    眾所周知,太陽是太陽系的核心,正是因為有了太陽,地球才能誕生出生命,人類才開始成為高等生命。一百多年前,人類還不了解太陽為什麼會發光發熱,且太陽光對人類到底意味著什麼。到了1920年,原子物理學開始興起,人類對太陽有了更深入的了解。
  • 太陽「燃燒」了50億年?不,其實太陽從未燃燒過
    我們知道的是,太陽已經「燃燒」了將近50億年的時間,那麼它的能量還剩下多少呢?為何這麼久都沒有熄滅呢?所以從這個觀點上來說,太陽燃燒的能量也不能被當作是一臺永動機,也是應該由某些東西產生,從而轉變成我們所需要的光能、熱能等等。然而就我們目前所擁有的認知和經驗來說,太陽就像一個巨大的火球,在星系中不停地燃燒著自己,而散發出整個星系所需要的光和熱,同樣透過大氣層,抵達到地球上,為人類提供生物生存所需要的光能和熱能。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能燃燒100億年,而氫彈一下就炸了?
    同樣都是依靠核聚變反應,氫彈一下子炸得渣都不剩,而太陽到如今已經燃燒了接近50億年,而且它還會這樣繼續燃燒幾十億年,那這到底是為什麼呢?從字面意義上,我們其實也能知道,核聚變就是幾個原子序數小的原子核發生融合,而核裂變實際上就是原子序數大的原子核分裂成原子序數小的原子核。在這個過程中,反應前後會有質量的損失,這部分質量會以能量的形式釋放出來,整個過程滿足愛因斯坦的質能方程E=mc^2。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能燃燒100億年,而氫彈一下就炸了?
    太陽源源不斷的能量來自於它內核的核聚變反應,這其實和氫彈的原理是類似的。可是你發現沒有?同樣都是依靠核聚變反應,氫彈一下子炸得渣都不剩,而太陽到如今已經燃燒了接近50億年,而且它還會這樣繼續燃燒幾十億年,那這到底是為什麼呢?
  • 太陽「燃燒」了50億年,何時才會熄滅?科學家:太陽不會燃燒
    我們人類發展的歷程也不過短短幾千年,相比起地球,比起太陽來說簡直就是小巫見大巫。根據我們已知的認識,太陽至少已經存在了50億年。太陽既然已經燃燒了50億年,那它會不會突然有一天就停止燃燒了,我們所需的光和熱是不是也將不存在了。
  • 同是核聚變,為什麼氫彈爆炸連渣都不剩,太陽卻在持續燃燒
    氫彈的爆炸和太陽能持續燃燒的原因都是因為核聚變的反應才產生的,那人們會提出疑問,同樣都是核聚變,為什麼氫彈的爆炸會連渣都不剩,而太陽卻能燃燒很多年呢?原子彈爆炸從歷史中我們知道在第二次世界大戰中,美國向日本的兩個地方:廣島和長崎投射了2枚原子彈,原子彈的爆炸造成了很多人員的無辜死亡。
  • 同是核聚變,為什麼氫彈爆炸連渣都不剩,太陽卻在持續燃燒?
    氫彈的爆炸和太陽能持續燃燒的原因都是因為核聚變的反應才產生的,那人們會提出疑問,同樣都是核聚變,為什麼氫彈的爆炸會連渣都不剩,而太陽卻能燃燒很多年呢?他在1905年發表的狹義相對論中論述了質量與能量間的關係,得出了質能方程式為:△ E=(△m)c。其中E為能量,m為質量,c為光速。此理論的推出為原子能的利用奠定了理論基礎。從公式中我們也可以看出,如果一個物體的能量△ E逐漸增加,那質量△m也隨著增加。反之一個物體質量△m減少,那就會釋放出△E的巨大能量。換句話說:質量與能量是等價的,並且是可以相互轉化的。
  • 太陽是個在宇宙中燃燒的火球,那麼燃燒的氧氣又從哪來?
    燃燒是一種化學反應,可燃物與氧化劑(大多數情況下是氧氣)發生劇烈的氧化還原反應,由此釋放出光和熱。都說地球存在了46億年,那麼,太陽也就存在了46億年,它高高地掛在天空,它究竟是怎麼燃燒的呢?它又靠什麼燃燒呢?